Choisir la bonne balance€¦ · MELER OLEDO oiir la bonne balance 3 Table des matières 1...

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Guide pratique

Résultats exactsQualité constante

Conformité à la réglementation

Procédés efficaces

Trouver la balance adaptéeà votre production

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METTLER TOLEDO Choisir la bonne balance2

Introduction

Le pesage exact est une étape cruciale dans de nombreux procédés de production, car la précision des résultats de mesure contribue à homogénéiser la qualité des produits, à optimiser la consommation de matière et à réduire les pertes de pro-duits. Dans de nombreux secteurs d'activité, la réglementation impose de documen-ter l'exactitude de la mesure.

Quoi que vous achetiez, il y a toujours différents niveaux de qualité et de prix. Ce principe est également valable pour l'équipement de pesage, surtout si votre pro-cessus de pesage exige des balances à haute précision. Mais comment trouver la balance adaptée à ce processus ? Les différentes technologies de pesage, classes d'exactitude et précisions d'affichage rendent ce choix difficile.

Ce guide contient les informations dont vous avez besoin pour prendre une décision éclairée pour votre prochain achat et sélectionner une balance adaptée à votre pro-cessus de pesage.

• Évaluer la précision de pesage d'une balance• Comprendre les technologies de pesage les plus courantes, ainsi que leurs

avantages et inconvénients• Découvrir quels aspects prendre en compte pour trouver la balance adaptée

à votre processus de pesage

Remarque : ce guide couvre les applications de pesage dans les environne-ments de production. Pour toute information sur les balances de laboratoire, rendez-vous sur :

www.mt.com/lab-library

3METTLER TOLEDO Choisir la bonne balance

Table des matières

1 Caractéristiques de la précision de pesage 04Exactitude 04Erreurs aléatoires et systématiques 05

2 Incertitude de mesure 06

3 Certification pour usage commercial et tolérances de process 07

4 Spécifications types 08

5 Qu'est-ce que cela signifie concrètement ? 09

6 Technologies de pesage 10

Cellules à restauration de force électromagnétique (EMFR) 12Jauge de contrainte 13POWERCELL® 13

7 Choisir la bonne balance 14

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Caractéristiques de la précision de pesage Exactitude L'exactitude se définit comme le degré de concordance entre le résultat d'un test et la valeur de référence acceptée (ISO 5725 3.6). Pour les mesures répétées, l'exacti-tude exige justesse (absence d'erreurs systématiques) et fidélité (absence d'erreurs aléatoires). L'exactitude (ou la performance) d'une balance est déterminée en effec-tuant des étalonnages.

Relation entre l'exactitude, la justesse et la fidélité

La ligne A montre des points de mesure entachés d'erreur systématique (manque de justesse) ; les points de mesure de la ligne B ne sont pas entachés d'erreur sys-tématique (corrects).

La colonne 1 montre des points de mesure quasiment sans aucune dispersion (précis) ; la colonne 2 montre des points de mesure dispersés en raison des erreurs aléatoires (manque de précision).

1

Erreurs aléatoires

Erre

urs

syst

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A

1 2

B

Pour des mesures répétées, l'exactitude nécessite des points de mesure cor-rects ET précis ; donc, en général, seuls les points de mesure dans le champ B1 sont exacts.


Erreurs aléatoires et systématiquesLes erreurs qui doivent être quantifiées durant l'étalonnage sont définies dans le guide EURAMET cg-18 « Directives sur l'étalonnage des instruments de pesage à fonctionne-ment non automatique ». Les erreurs les plus courantes sont expliquées ci-dessous.

100

1

Masse appliquée

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Répétabilité La répétabilité mesure la capacité d'une balance à donner le même résultat lorsque le même objet est pesé plusieurs fois dans les mêmes conditions de mesure. La répétabilité est cruciale pour ob-tenir une qualité des produits et des résultats de remplissage ho-mogènes. Les balances de haute précision offrent la meilleure répétabilité.

Excentration de charge ou charge excentrée L'excentration de charge exprime l'écart de la valeur de mesure par une charge excentrée. L'affichage doit montrer la même indication lorsque la même charge est placée sur différentes parties de la surface de pesage. Une différence de lectures serait considérée comme une charge excentrée ou une erreur d'excentration de charge.

Erreur d'indication (non-linéarité)L'erreur d'indication exprime l'erreur combinée de la non-linéarité et de l'écart de sensibilité. Il s'agit de l'écart total entre la masse ap-pliquée et le poids indiqué. La courbe de pesage caractéristique est représentée ici par une droite passant par les charges nulle et maximale. L'erreur d'indication définit l'écart entre la valeur mesu-rée et les caractéristiques idéales.

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Incertitude de mesure Les trois erreurs précédentes (Répétabilité, Excentration de charge et Erreur d'indica-tion) sont quantifiées durant l'étalonnage pour évaluer la performance de la balance et déterminer l'incertitude de mesure de l'équipement. L'incertitude de mesure décrit l'écart maximal par rapport à la valeur correcte. Autrement dit, elle vous indique l'exactitude du pesage.

Quel que soit l'équipement de pesage, qu'il s'agisse d'une microbalance ou d'une balance au sol de cinq tonnes, le comportement d'incertitude de mesure suivant est toujours observé :

Qu'elle soit exprimée en milligrammes, en grammes ou en kilogrammes, l'incerti-tude absolue augmente à mesure que vous appliquez une charge importante sur une balance. Toutefois, l'incertitude relative, c'est-à-dire l'incertitude absolue divisée par le poids, augmente avec des poids plus légers, jusqu'à un point où l'incertitude relative est si élevée que vous ne pouvez plus vous fier aux résultats de pesage. Il est donc important d'identifier le point auquel cette valeur dépasse l'exactitude re-quise, également appelé tolérances de procédé.

Le critère pour évaluer si une balance est suffisamment performante provient de dif-férentes sources. Vous pouvez distinguer deux types de tolérances :• Les tolérances externes spécifiées par des directives de métrologie réglemen-

taires, telles que OIML R76 ou NIST HB 44, ou par le fabricant de l'équipement. • Tolérances de processus internes définies par les exigences de qualité des utili-

sateurs de l'équipement.

Ince

rtitu

de d

e m

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e [g

ou

%]

Incertitude de mesure relative [%]

Incertitude de mesure absolue [g]

Mes

ures

non

fiab

les

Poids [kg] Portée

2


Certification pour usage commercial et tolérances de procédé

Les directives OIML ou HB44 définissent les erreurs maximales autorisées pour les balances utilisées dans des transactions commerciales. Toutefois, ces tolérances réglementaires ne prennent pas en compte vos exigences personnelles concernant la qualité et la rentabilité.

Par contre, les tolérances de pesage des procédés sont définies par vos soins en fonction de vos propres exigences concernant les procédés et la qualité. La spécification de vos propres tolérances de pesage permet d'éviter le risque de peser avec une incertitude trop importante et d'établir la portée max. sûre de votre équipement. Supposez que vous pesiez 20 g sur une balance ayant une précision d'affichage de 1 g. Cela correspondrait à une erreur relative de 5 %. Cette erreur serait-elle dans votre tolérance de pesage ?

• Un pesage dans la zone rouge se traduit par de potentiels résultats hors spécifications, des produits de mauvaise qualité, du gaspillage et des reprises.

• Un pesage dans la portée maximale sûre garantit des mesures exactes et des produits d'excellente qualité.

Ince

rtitu

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e [ g

]

Poids [kg]

Tolérances OIML, HB44

Portée

Incertitude de mesure absolue [g]

Mes

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]

Poids [kg] Portée

Votre tolérance de pesage, ex. 1 %

Portée max. sûre

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Fact

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Spécifications types

METTLER TOLEDO teste chaque balance avant sa livraison pour s'assurer qu'elle est conforme aux normes de qualité et pour mesurer sa performance selon les para-mètres métrologiques applicables, tels que la répétabilité, l'excentration de charge et l'erreur d'indication.

Les données collectées durant ces tests sont analysées par un algorithme pour défi-nir les spécifications types de chaque modèle de balance. Les spécifications types expriment l'erreur réelle (ou l'écart) avec les paramètres métrologiques définis. Elles représentent la performance objective et partiale des balances dans des conditions stables. Les spécifications types représentent les valeurs 1 Sigma pour une distribu-tion de Gauss.

Précision supérieure avec des spécifications types

Libérez tout le potentiel de votre balance.Les spécifications types permettent de définir une précision d'affichage minimale recommandée pertinente pour chaque modèle de balance, qui est généralement meilleure (infé-rieure) que les réglages par défaut dans des conditions de certification pour usage commercial. Cette préci-sion d'affichage élimine l'importante erreur d'arrondi que vous pourriez constater avec les balances homo-loguées.

Tolérances positivesType

Portée de pesage (%)0

0

100

Erre

urEr

reur

Comparaison des spécifications garanties et des spécifications types

Balance : ICS465s-6SM/fSpécifications

garanties*Spécifications

types

Erreur d'indication (linéarité) +/- 1,5 g +/- 0,15 g

Excentration de charge (charge excentrée) +/- 1 g +/- 0,32 g

Répétabilité (précision) 1,5 g 0,04 g (é.t.)**

* Intervalle de vérification OIML (précision d'affichage approuvée) : 1 g

** Écart type

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Qu'est-ce que cela signifie concrètement ?

Les spécifications types évaluées durant les tests de la balance permettent de calculer l'in-certitude de mesure type d'une balance dans un environnement stable. Ces données, ainsi que vos exigences concernant le pesage, vous aident à identifier la balance adaptée à votre procédé.

Supposons que vous ayez besoin d'une plateforme de pesage de 60 kg pour un proces-sus de pesage avec une exactitude définie de 1 %. Le graphique ci-dessous montre une sélection de plateformes de pesage METTLER TOLEDO avec leur portée max. sûre applicable.

Sélectionnez la plateforme adaptée en fonction de votre plus petit poids net requis. Par exemple, la plateforme de pesage de haute précision PBK989-AB60 dotée de la technolo-gie de restauration de force électromagnétique peut précisément mesurer un poids net de 0,04 kg, tandis qu'une plateforme PBA429-B60 dotée de la technologie de jauge de contrainte peut mesurer un poids net de 0,84 kg avec la même erreur relative de 1 %.

Votre recommandation spécifiqueLe document Good Weighing Practice (GWP®) Recommendation résume vos besoins en matière de pesage. Il offre un moyen simple de vous assurer que l'équipement convient à l'utilisation souhaitée.• Achetez un équipement offrant une exactitude adaptée à vos

exigences de qualité et aux contraintes de votre procédé.• Les facteurs liés à l'environnement et aux réglementations

sont pris en compte avant la sélection de l'équipement.• Le document GWP® Recommendation est gratuit et disponible

dans le monde entier.

60 kg1 kg0,1 kg

Sous le poids minimal Facteur de sécurité Portée max. sûre

0,04 kg

0,24 kg

0,328 kg

0,84 kg

PBK989-AB60

PBD655-B60

PBA430-B60

PBA429-B60

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Technologies de pesage

En fonction de vos exigences concernant la précision de pesage et le procédé, diffé-rentes technologies de pesage sont applicables pour garantir une qualité de mesure constante. Les deux technologies de pesage les plus courantes sur le marché sont la jauge de contrainte et la restauration de force électromagnétique.

• Restauration de force électromagnétique (EMFR, Electromagnetic Force Restoration) : excellentes résolution et linéarité, meilleure répétabilité et résultats d'une grande justesse

• Jauge de contrainte (SG, Strain Gauge) analogue ou numérique : cellules de pe-sage dotées d'une technologie robuste et économique, offrant une performance métrologique fiable

• POWERCELL® (PC) : technologie METTLER TOLEDO plus performante que la jauge de contrainte et permettant de suivre activement la performance

Il n'existe pas de « meilleure » technologie de pesage adaptée à chaque situation. Chaque lieu de travail a ses propres exigences en termes d'exactitude, d'influence de l'environnement, de criticité du procédé ou tout simplement de budget disponible. Le tableau ci-dessous offre une comparaison directe des fonctions clés des cellules de pesage pertinentes dans la sélection de l'équipement de pesage.

Comparaison des cellules de pesage

EMFR PC (POWERCELL®)

SG (numé-rique)

SG (analo-gique)

Précision d'affichage / Résolution +++ ++ ++ +

Répétabilité +++ ++ ++ +

Robustesse ++ +++ +++ +++

Stabilité en température +++ +++ ++ +

Puissance de signal +++ +++ +++ ++

Faible hauteur de plateforme ++ +++ +++ +++

Fonctionnalités de diagnostic ++ +++ + -

Prix d'achat peu élevé + ++ ++ +++

+ performance la plus faible ++ performance moyenne +++ performance la plus élevée

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Spécifications de l'équipement de pesage METTLER TOLEDOLe tableau ci-dessous montre la plage de performance des balances de table et au sol METTLER TOLEDO en fonction de leurs portées de pesage, résolution recommandée (d) et résolution certifiée (e).

Le graphique suivant montre la plage de portées et de précisions d'affichage recomman-dées pour les balances de table et au sol METTLER TOLEDO dotées de la technologie EMFR, POWERCELL et jauge de contrainte.

Spécifications EMFR PC(POWERCELL®)

SG (analogique/numérique)

Portées 0,61 – 3 000 kg 300 – 12 000 kg 1,5 – 20 000 kg

Résolution recommandée (max.)

750 000 d 100 000 d 60 000 d

Résolution certifiée (max.) 60 000 e 10 000 e 6 000 e

Portée de pesage

Préc

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n d'

affic

hage

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RESTAURATION DE FORCE ÉLECTROMAGNÉTIQUE (EMFR)

POWERCELL ® (PC)

JAUGE DE CONTRAINTE (SG)

0,1

0,01

0,001

0,0001

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1 000

10 0000,1 1 10 100 1 000 10 000 100 000

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Restauration de force électromagnétique (EMFR, Electromagnetic Force Restoration)La technologie EMFR (également appelée Compensation de force électromagné-tique) est généralement utilisée pour le pesage de haute précision. Les applications comprennent la formulation et la confection de lots d'ingrédients critiques, le pesage ou le mélange précis de gaz, et le contrôle qualité et l'étalonnage précis des débit-mètres. Les capteurs de balance de pesage basés sur le principe EMFR sont généra-lement dix fois plus précis que les cellules de pesage industrielles basées sur la jauge de contrainte.

Les cellules de pesage EMFR de METTLER TOLEDO sont conçues d'un seul tenant (MonoBloc). Le capteur est précisément découpé d'un bloc en alliage d'aluminium de haute résistance par électroérosion. Cette structure monolithique permet d'éviter les contraintes ou les forces de torsion et assure une précision de mesurage maximale.

FonctionnementLe poids chargé est compensé par une force électromagnétique. Le courant gé-néré par la bobine de compensation pour replacer le système dans sa position de départ est directement proportionnel au poids chargé.

La gamme de plateformes de table PBK9 et au sol PFK9 est basée sur la technologie MonoBloc. Ces plateformes de pesage offrent une résolution recommandée allant jusqu'à 750 000 d.


FonctionnementLes cellules de pesage à jauge de contrainte sont constituées d'un corps élastiquement déformable sur lequel sont montées des bobines de résistance électrique (jauges de contrainte). Ces bobines changent de résistance sous l'effet d'une déformation propor-tionnelle à la force appliquée.

FonctionnementUn microprocesseur intégré règle le poids pour compenser les effets environnementaux, tels que la température, ce qui permet d'obtenir des résultats de mesure jusqu'à trois fois plus précis qu'avec les cellules de pesage à jauge de contrainte conventionnelles.

Jauge de contrainte (SG, Strain Gauge)La technologie de la jauge de contrainte est utilisée dans les balances industrielles, les ponts-bascules et le pesage automatisé. Ces cellules de pesage sont très robustes et per-mettent de construire des balances moins hautes que les cellules de pesage EMFR. Les cel-lules de pesage à jauge de contrainte avec conversion numérique peuvent être directement compensées (ex., variations de température) et offrent donc une plus grande précision.

POWERCELL® (PC)Les cellules de pesage dotées de la technologie POWERCELL offrent de réels avantages par rapport aux cellules de pesage à jauge de contrainte qui contribuent à l’exactitude des mesures. Ceci est particulièrement vrai pour les systèmes de pesage constitués de plusieurs cellules de pesage, tels que les balances au sol ou les balances sur pesons. Les fonctions de diagnostic et l’élimination d’une boîte de jonction permettent d’effectuer une maintenance préventive et de réduire les immobilisations non planifiées.

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7 Sélection de la bonne balance Que ce soit pour des raisons de qualité, de conformité ou de productivité, la perfor-mance précise et fiable de vos balances est importante pour atteindre vos objectifs de production. C'est pourquoi la sélection de la balance adaptée à votre procédé de pesage nécessite une attention particulière.

Étape 1 : définir l'environnement de pesage

L’environnement peut avoir un impact considérable sur la performance

et la durée de vie de l’équipement. Les environnements difficiles influent

sur les exigences de sélection des produits, la robustesse de la fabrica-

tion des balances ainsi que sur le niveau de protection des cellules

de pesage.

Étape 2 : définir les exigences de précision de pesage

Répondez à ces trois questions pour sélectionner une balance capable

de vous offrir l'exactitude dont vous avez besoin :

• Quel est le poids le plus lourd que vous voulez peser ? Le poids brut total le plus lourd que vous avez l'intention de peser

sur la balance définit la portée maximale de la balance. Le poids

brut inclut toujours le récipient de tarage.

• Quel est le poids le plus léger que vous voulez peser ? Le poids net le plus léger est le poids du matériau sans le récipient

de tarage. Cette information est essentielle, car l'erreur relative de

pesage est plus importante avec les poids légers.

• De quelle tolérance de pesage avez-vous besoin ? La tolérance de pesage est déterminée par votre process, par le sys-

tème de gestion de la qualité ou par les critères réglementaires. Plus

la tolérance est faible, plus votre balance doit être précise.

Étape 3 : spécifier les exigences réglementaires

• Conformité aux réglementations pour usage commercial Si la balance est utilisée dans des transactions commerciales pour

déterminer un prix en fonction du poids, elle doit obtenir une certifi-

cation pour usage commercial. La balance doit respecter les régle-

mentations de certification du pays concerné.

• Sécurité dans les environnements explosifs Les balances destinées aux environnements explosifs doivent res-

pecter les réglementations locales relatives aux zones dangereuses.

L’équipement doit obtenir la classification Atex spécifiée.


Étape 4 : trouver la balance adaptée à votre application de pesage

Les balances ayant une fonctionnalité spécifique à une application prennent en charge votre procédé et

contribuent à améliorer la qualité et la productivité. Trouvez la balance qui répond aux besoins de votre

application en termes de facilité d'utilisation, d'ergonomie, de fonctionnalité, de vitesse de traitement et

de connectivité :

ComptageLe caractère intuitif des menus et l'efficacité des messages utilisateur

rendent les opérations plus rapides et précises. Connectez plusieurs

plateformes pour compter les pièces lourdes ou légères sur la même sta-

tion et imprimer des étiquettes instantanément. Accélérez vos tâches de

comptage avec des lecteurs de codes barres amovibles et une base de

données d'articles intégrée.

RemplissageLorsque vous effectuez un remplissage manuel, des fonctions intégrées

de guidage des utilisateurs, telles qu'un graphique à barres de remplis-

sage dynamique, vous aident à obtenir des niveaux de remplissage pré-

cis. Le remplissage automatique peut être directement contrôlé par la ba-

lance, notamment via une programmation avancée avec plusieurs

matériaux et vitesses de remplissage.

FormulationUn procédé de formulation reproductible commence par un pesage

exact. Garantissez des résultats de formulation homogènes avec des so-

lutions de pesage de recette simples et pratiques ou des systèmes de

formulation centralisée pour éliminer les erreurs des utilisateurs, rationa-

liser l'utilisation et réduire le gaspillage de matières.

Contrôle +/-Une série de fonctions ergonomiques et faciles à utiliser rendent les ap-

plications manuelles de contrôle +/- plus rapides et efficaces. Le sys-

tème coloré de contrôle du poids (colorWeight®) augmente le débit et

prévient les erreurs des utilisateurs. Une batterie et un réseau W-LAN per-

mettent d'effectuer un contrôle +/- mobile sur les sites distants.

Mettler-Toledo GmbHIndustrial DivisionCH-8606 Nänikon, SuisseTél. : + 41 44 944 22 11

Contact local : www.mt.com/contacts

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L'outil Web EasyFinder™ évalue vos be-soins en matière de pesage et affine le choix de produits en une liste facile à gérer de terminaux et de balances de table et au sol.• Identifiez les balances adaptées en quatre étapes simples.• Comparez les produits pour faciliter la prise de décision.• Téléchargez le document GWP Recommendation pour détermi-

ner si la balance est adaptée à votre procédé de pesage.

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